JP2007172967A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Norihiro Yamamoto
典博 山本
Yutaka Kawadate
裕 川建
Makoto Nakabayashi
誠 中林
Yasutaka Emoto
安隆 江本
Ryuhei Fujita
竜平 藤田
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Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Panasonic Holdings Corp
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Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve safety of a battery at high temperatures by using an insulating board maintaining its shape even at abnormally high temperatures. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a group of electrode consisting of a positive electrode, a negative electrode and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode; a nonaqueous electrolyte; an insulating board arranged at the top and bottom of the group of electrodes; and a battery case having a bottom and an opening at the top for housing the group of the electrodes, the nonaqueous electrolyte and the insulating board, wherein the insulating board is formed of a bridged resin, and the bridging degree of the bridged resin is not less than 25%. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関し、詳しくは、電極と電池ケースもしくは外部接続端子との絶縁性に優れた非水電解質二次電池に関する。本発明の非水電解質二次電池は、電池の異常時においても形状維持性に優れた安価な絶縁板を具備する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery, and more particularly, to a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in insulation between an electrode and a battery case or an external connection terminal. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes an inexpensive insulating plate that is excellent in shape maintainability even when the battery is abnormal.

近年の携帯電子機器、例えば携帯電話や携帯情報端末の性能は、搭載される半導体素子や電子回路だけでなく、充放電可能な二次電池の性能にも大きく依存する。携帯電子機器に搭載される二次電池は、容量アップと共に、軽量化およびコンパクト化も同時に実現することが望まれている。これらの要望に応える二次電池として、ニッケルカドミウム蓄電池の約2倍のエネルギー密度を有するニッケル水素蓄電池が開発されている。また、ニッケル水素蓄電池のエネルギー密度を上回る非水電解質二次電池、例えばリチウムイオン電池も開発されている。これらは、使用機器の用途に応じて使い分けられている。   The performance of recent portable electronic devices such as mobile phones and portable information terminals greatly depends on the performance of the rechargeable secondary battery as well as the mounted semiconductor elements and electronic circuits. A secondary battery mounted on a portable electronic device is desired to be lighter and more compact at the same time as capacity is increased. As a secondary battery that meets these demands, a nickel-metal hydride storage battery having an energy density approximately twice that of a nickel cadmium storage battery has been developed. In addition, non-aqueous electrolyte secondary batteries that exceed the energy density of nickel metal hydride storage batteries, such as lithium ion batteries, have also been developed. These are properly used according to the application of the equipment used.

近年、非水電解質二次電池の耐熱性や安定性に関する要求が高まっている。非水電解質二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して積層し、もしくは正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回した電極群を有する。電極群は、非水電解質とともに、円筒形、角形もしくは扁平形の電池ケースに収容される。一般に、電極群の上下には、電極群と電池ケースもしくは外部接続端子とを絶縁するために、絶縁板が配設される。   In recent years, there has been an increasing demand for heat resistance and stability of nonaqueous electrolyte secondary batteries. The nonaqueous electrolyte secondary battery has an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a separator, or a positive electrode and a negative electrode are wound in a spiral shape via a separator. The electrode group is housed in a cylindrical, rectangular, or flat battery case together with the nonaqueous electrolyte. In general, insulating plates are disposed above and below the electrode group in order to insulate the electrode group from the battery case or the external connection terminal.

絶縁板は、電池内に収容されるため、絶縁性の他に、耐電解質性、硬度および強度に優れることが求められる。また、絶縁板は、異常高温時においても溶融もしくは流動せず、電極と電池ケースもしくは外部接続端子との短絡を防止する機能を維持することが望まれる。   Since the insulating plate is accommodated in the battery, it is required to have excellent electrolyte resistance, hardness and strength in addition to the insulating property. Further, it is desirable that the insulating plate does not melt or flow even at an abnormally high temperature and maintains a function of preventing a short circuit between the electrode and the battery case or the external connection terminal.

従来、電池内部品の材料として、以下が提案されている。
特許文献1は、表面硬度を規定したポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンポリプロピレンエラストマー、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴムおよびフッ素ゴムを用いることを提案している。特許文献2は、鎖状高分子間を活性シラン基で架橋することにより、耐熱性を向上させた網目状ポリオレフィン樹脂を用いることを提案している。特許文献3は、過酸化物で架橋して硬度を50以下にした低硬度ゴムを用いることを提案している。特許文献4は、曲げ弾性率を規定したプロピレンとエチレンとの共重合体を用いることを提案している。特許文献5は、反発弾性率を規定したエラストマーを用いることを提案している。特許文献6は、封口板およびガスケットに、耐熱性に優れたポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、シリコーンゴムまたはこれらの混合物を用いることを提案している。特許文献7は、圧縮永久歪を規定したオレフィン樹脂と、オレフィン系ゴムもしくはフッ素ゴムとの混合材料を用いることを提案している。特許文献8は、樹脂の放射線架橋体を用いることを提案している。
Conventionally, the following has been proposed as a material for battery internal parts.
Patent Document 1 proposes to use polyethylene, polypropylene, ethylene polypropylene elastomer, styrene elastomer, olefin elastomer, ethylene propylene rubber, butyl rubber, styrene butadiene rubber and fluororubber having a specified surface hardness. Patent Document 2 proposes to use a network-like polyolefin resin having improved heat resistance by crosslinking between chain polymers with active silane groups. Patent Document 3 proposes to use a low-hardness rubber which is crosslinked with a peroxide and has a hardness of 50 or less. Patent Document 4 proposes to use a copolymer of propylene and ethylene having a prescribed bending elastic modulus. Patent Document 5 proposes to use an elastomer having a rebound elastic modulus. Patent Document 6 proposes to use polyimide, polyamide, fluororesin, silicone rubber, or a mixture thereof excellent in heat resistance for the sealing plate and the gasket. Patent Document 7 proposes to use a mixed material of an olefin resin that defines compression set and an olefin rubber or fluororubber. Patent Document 8 proposes to use a radiation cross-linked resin.

ところで、従来の絶縁板は、通常の電池の使用環境においては所定の機能を果たすが、異常高温時には形状を維持できない場合がある。例えば、使用者の過失により異常高温環境で電池が使用された場合には、電池が発熱し、電池温度が上昇する虞がある。このような場合、安全機構が作動するまでに絶縁板が溶融して流動し、電極と電池ケースもしくは外部接続端子との短絡を生じる虞がある。   By the way, a conventional insulating plate performs a predetermined function in a normal battery usage environment, but may not be able to maintain its shape at an abnormally high temperature. For example, when a battery is used in an abnormally high temperature environment due to user error, the battery may generate heat and the battery temperature may increase. In such a case, there is a possibility that the insulating plate melts and flows before the safety mechanism is activated, and a short circuit occurs between the electrode and the battery case or the external connection terminal.

なお、特許文献9は、耐熱性に優れたフェノール樹脂とガラスとの複合物を用いることを提案している。しかし、このような複合物は、硬く、脆いものである。よって、電池組立工程で、部品同士のこすれによる破砕粉が発生し、生産歩留まりが低下するという欠点がある。
特開2000−149886号公報 特開昭61−051752号公報 特開2002−371161号公報 特開平7−130341号公報 特開平7−288116号公報 特開2000−138041号公報 特開2001−126684号公報 特開2002−289158号公報 特開平8−64199号公報
Patent Document 9 proposes to use a composite of phenol resin and glass having excellent heat resistance. However, such a composite is hard and brittle. Therefore, in the battery assembling process, there is a disadvantage that crushed powder is generated by rubbing parts and the production yield is lowered.
JP 2000-149886 A Japanese Patent Laid-Open No. 61-051752 JP 2002-371161 A JP-A-7-130341 JP-A-7-288116 JP 2000-138041 A JP 2001-126684 A JP 2002-289158 A JP-A-8-64199

本発明は、異常高温時においても、形状を維持できる絶縁板を用いることにより、電池の高温での安定性を高めることを目的とする。   An object of the present invention is to increase the stability of a battery at a high temperature by using an insulating plate that can maintain its shape even at an abnormally high temperature.

本発明は、正極、負極および正極と負極との間に介在するセパレータからなる電極群、非水電解質、電極群の上下に配設された絶縁板、ならびに電極群、非水電解質および絶縁板を収容する上部が開口した有底の電池ケースを具備し、絶縁板は、架橋された樹脂からなり、架橋された樹脂の架橋度が、25%以上である非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode group comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a non-aqueous electrolyte, an insulating plate disposed above and below the electrode group, and an electrode group, a non-aqueous electrolyte, and an insulating plate. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery that includes a battery case with a bottom having an open top, and an insulating plate made of a crosslinked resin, and the degree of crosslinking of the crosslinked resin is 25% or more.

架橋する樹脂には、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリオレフィンエラストマー、ポリエステル樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、フッ素樹脂およびフッ素化エラストマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。   Examples of the resin to be crosslinked include at least one selected from the group consisting of polyolefin resin, polyolefin elastomer, polyester resin, polyester elastomer, polyphenylene sulfide resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyamide elastomer, fluororesin, and fluorinated elastomer. Can be used.

本発明によれば、異常高温時においても、絶縁板の溶融や流動に起因する内部短絡の虞が低減する。よって、非水電解質二次電池の過充電時や異常環境での使用時における安全性が向上する。   According to the present invention, even at an abnormally high temperature, the possibility of an internal short circuit due to melting or flow of the insulating plate is reduced. Therefore, the safety when the nonaqueous electrolyte secondary battery is overcharged or used in an abnormal environment is improved.

本発明の非水電解質二次電池は、正極、負極および正極と負極との間に介在するセパレータからなる電極群、非水電解質、電極群の上下に配設された絶縁板、ならびに電極群、非水電解質および絶縁板を収容する上部が開口した有底の電池ケースを具備する。
ただし、絶縁板は、架橋された樹脂からなり、架橋された樹脂の架橋度は25%以上である。
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrode group composed of a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a non-aqueous electrolyte, insulating plates disposed above and below the electrode group, and an electrode group. A bottomed battery case having an open top for housing the nonaqueous electrolyte and the insulating plate is provided.
However, the insulating plate is made of a crosslinked resin, and the crosslinking degree of the crosslinked resin is 25% or more.

架橋された樹脂の架橋度を25%以上とすることで、異常高温時においても、絶縁板は形状を維持することが可能となる。よって、絶縁板の溶融や流動に起因する内部短絡が抑制され、非水電解質二次電池の安全性が向上する。   By setting the degree of cross-linking of the cross-linked resin to 25% or more, it is possible to maintain the shape of the insulating plate even at an abnormally high temperature. Therefore, an internal short circuit caused by melting or flow of the insulating plate is suppressed, and the safety of the nonaqueous electrolyte secondary battery is improved.

架橋された樹脂は、完全に架橋された状態(架橋度が100%の状態)である必要はない。架橋された樹脂は、架橋部と非架橋部との複合体でもよい。架橋度は、架橋された樹脂の全重量(架橋部と非架橋部との合計)に占める架橋部の重量割合である。よって、架橋度は、以下の方法で求めることができる。   The crosslinked resin does not need to be in a completely crosslinked state (a state where the degree of crosslinking is 100%). The crosslinked resin may be a composite of a crosslinked part and a non-crosslinked part. The degree of cross-linking is the weight ratio of the cross-linked portion to the total weight of the cross-linked resin (total of the cross-linked portion and the non-cross-linked portion). Therefore, the degree of crosslinking can be determined by the following method.

まず、架橋された樹脂の試料の重量W0を測定する。この試料を、非架橋部が完全に溶解する条件で溶媒に浸漬する。このとき非架橋部は完全に溶媒に溶解し、架橋部は溶媒に溶解せずにゲル状となる。得られたゲルを分離し、洗浄し、乾燥すると、架橋部だけが得られる。ここで架橋部の重量Wdを測定する。架橋度Dは、式(1):
D(%)=(Wd/W0)×100
より求められる。
First, the weight W 0 of the crosslinked resin sample is measured. This sample is immersed in a solvent under the condition that the non-crosslinked portion is completely dissolved. At this time, the non-crosslinked portion is completely dissolved in the solvent, and the crosslinked portion is not dissolved in the solvent but becomes a gel. When the resulting gel is separated, washed and dried, only the cross-linked part is obtained. Here, the weight W d of the crosslinked portion is measured. The degree of cross-linking D is the formula (1):
D (%) = (W d / W 0 ) × 100
More demanded.

樹脂を架橋させる方法は、特に限定されない。例えば、放射線架橋、シラン架橋、架橋剤による化学架橋などの方法により、樹脂を架橋させることができる。架橋剤には、例えば様々なパーオキサイドを用いることができる。これらのうちでは、特に放射線架橋が、架橋度の制御が容易で、生産性が高い点で好ましい。また、放射線架橋された樹脂は、成形加工される際の流動性が安定している。よって、押出加工時に、ゲル化や熱架橋反応による固化などの成形不良を生じにくい。   The method for crosslinking the resin is not particularly limited. For example, the resin can be crosslinked by a method such as radiation crosslinking, silane crosslinking, or chemical crosslinking with a crosslinking agent. For example, various peroxides can be used as the crosslinking agent. Among these, radiation cross-linking is particularly preferable in terms of easy control of the degree of cross-linking and high productivity. Further, the radiation-crosslinked resin has a stable fluidity when being molded. Therefore, molding defects such as gelation and solidification due to a thermal crosslinking reaction are unlikely to occur during extrusion.

放射線架橋で用いる放射線の種類は、特に限定されない。例えばβ線、γ線、電子線もしくはX線を樹脂に照射することにより、樹脂を架橋させることができる。なかでもコストが比較的安価で、大出力が得られることから、特に電子線照射が好ましい。   The type of radiation used for radiation crosslinking is not particularly limited. For example, the resin can be crosslinked by irradiating the resin with β rays, γ rays, electron beams or X rays. Of these, electron beam irradiation is particularly preferred because of its relatively low cost and high output.

放射線架橋の条件は、特に限定されないが、放射線の加速電圧は20〜20000keVの範囲が好ましく、100〜12000keVの範囲が特に好ましい。吸収線量は2〜2000kGyの範囲が好ましく、10〜700kGyの範囲が特に好ましい。放射線の加速電圧および吸収線量が、上記範囲の下限未満の場合、放射線架橋の効果が小さくなる。よって、電池の異常時に、絶縁板が形状を十分に維持できない場合がある。一方、放射線の加速電圧および吸収線量が、上記範囲の上限を超える場合、放射線架橋の効果が過剰となる場合がある。よって、架橋された樹脂の弾力性が低下し、衝撃強度(耐衝撃性)が低下する場合がある。なお、架橋特性は樹脂の種類に依存するため、上記範囲内で吸収線量を最適化することが望ましい。   Although the conditions for radiation crosslinking are not particularly limited, the radiation acceleration voltage is preferably in the range of 20 to 20000 keV, particularly preferably in the range of 100 to 12000 keV. The absorbed dose is preferably in the range of 2 to 2000 kGy, particularly preferably in the range of 10 to 700 kGy. When the acceleration voltage and absorbed dose of radiation are less than the lower limit of the above range, the effect of radiation crosslinking is reduced. Therefore, when the battery is abnormal, the insulating plate may not be able to maintain a sufficient shape. On the other hand, when the acceleration voltage and absorbed dose of radiation exceed the upper limit of the above range, the effect of radiation crosslinking may be excessive. Therefore, the elasticity of the crosslinked resin is lowered, and the impact strength (impact resistance) may be lowered. In addition, since a crosslinking characteristic is dependent on the kind of resin, it is desirable to optimize absorbed dose within the said range.

例えば、加熱により溶融する安価な一次元構造の樹脂に放射線を照射することで、架橋された樹脂を得ることができる。放射線照射により、一次元構造の樹脂の少なくとも一部が架橋し、三次元構造に変化する。その結果、絶縁板の形状維持温度は向上する。   For example, a crosslinked resin can be obtained by irradiating an inexpensive one-dimensional resin melted by heating with radiation. By irradiation with radiation, at least a part of the one-dimensional resin is cross-linked to change into a three-dimensional structure. As a result, the shape maintaining temperature of the insulating plate is improved.

形状維持温度は、架橋された樹脂の動的粘弾性測定(TMA)において、複素弾性率の実数部が10の4乗を下回る時の温度である。雰囲気温度が形状維持温度を超えると、絶縁板は形状を維持できなくなる。形状維持温度は、架橋度が高くなるほど向上する。ただし、架橋度が高くなり過ぎると、絶縁板の弾力性が低下し、衝撃強度が低下する。衝撃強度が低下すると、絶縁板の搬送中や電池組立工程中に、絶縁板の破砕粉が発生し、電池の工程不良を生じることがある。よって、架橋度を高く設定するときは、弾力性とのバランスを考慮する必要がある。   The shape maintenance temperature is a temperature at which the real part of the complex elastic modulus is less than the fourth power of 10 in the dynamic viscoelasticity measurement (TMA) of the crosslinked resin. When the atmospheric temperature exceeds the shape maintenance temperature, the insulating plate cannot maintain the shape. The shape maintenance temperature increases as the degree of crosslinking increases. However, if the degree of cross-linking becomes too high, the elasticity of the insulating plate is lowered and the impact strength is lowered. If the impact strength is reduced, the insulating plate may be crushed during the transfer of the insulating plate or during the battery assembly process, resulting in a defective process of the battery. Therefore, when setting the degree of crosslinking high, it is necessary to consider the balance with elasticity.

架橋度が25%未満の場合、絶縁板の形状維持温度が十分に高くならない。よって、例えば250℃の雰囲気温度では、絶縁板の複素弾性率が10の4乗を下回り、絶縁板が溶融し、内部短絡が起こることがある。形状維持温度と弾力性とのバランスをとる観点から、架橋度は95%以下が好ましい。架橋度の特に好適な範囲は50%〜90%である。また、絶縁板の形状維持温度は、セパレータの溶解時に、電極群と電池ケースの内底面、もしくは電極群と封口板の下面等との短絡を防止する観点から、セパレータの溶解温度よりも高いことが望ましい。また、使用者の過失により異常高温環境で電池が使用された場合を想定すると、絶縁板の形状維持温度は、250℃以上であることが更に望ましい。   When the degree of crosslinking is less than 25%, the shape maintaining temperature of the insulating plate is not sufficiently high. Thus, for example, at an ambient temperature of 250 ° C., the complex elastic modulus of the insulating plate may be less than 10 4, the insulating plate may melt, and an internal short circuit may occur. From the viewpoint of balancing the shape maintenance temperature and the elasticity, the degree of crosslinking is preferably 95% or less. A particularly preferred range for the degree of crosslinking is from 50% to 90%. Also, the shape maintaining temperature of the insulating plate should be higher than the melting temperature of the separator from the viewpoint of preventing a short circuit between the electrode group and the inner bottom surface of the battery case or the electrode group and the bottom surface of the sealing plate when the separator is melted. Is desirable. In addition, assuming that the battery is used in an abnormally high temperature environment due to the user's negligence, the shape maintaining temperature of the insulating plate is more preferably 250 ° C. or higher.

なお、架橋度が25%以上である場合、TMAで測定される絶縁板の形状維持温度は、熱重量測定装置(TG)で測定される絶縁板の分解開始温度よりも高くなる。すなわち、絶縁板は、熱分解が進行する温度においても実質的な流動状態を経ることなく分解が進行する。このため、異常時に電池が高温になっても、絶縁板が溶融することがなくなる。その結果、絶縁板の溶融による内部短絡は抑制される。   When the degree of crosslinking is 25% or more, the shape maintaining temperature of the insulating plate measured by TMA is higher than the decomposition start temperature of the insulating plate measured by a thermogravimetric measuring device (TG). That is, the insulating plate proceeds with decomposition without undergoing a substantial fluid state even at a temperature at which thermal decomposition proceeds. For this reason, even if a battery becomes high temperature at the time of abnormality, an insulating plate does not melt. As a result, an internal short circuit due to melting of the insulating plate is suppressed.

架橋する樹脂には、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン樹脂、ポリオレフィンエラストマー、ポリエチレンテレフタレート樹脂などのポリエステル樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、フッ素樹脂およびフッ素化エラストマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、2種以上の樹脂を複合化したポリマーアロイやポリマーブレンドを用いてもよい。また、樹脂は変性させてから用いてもよい。例えば、主鎖の官能基を置換したり、エポキシ基や酸無水物を導入したりすることが考えられる。これらの樹脂の中でも、特にポリオレフィン樹脂が好適である。架橋する前のポリオレフィン樹脂の重量平均分子量は、例えば10万〜100万であることが好ましい。   Examples of cross-linking resins include polyethylene resins, polypropylene resins, polyolefin resins such as cyclic polyolefin, polyester resins such as polyolefin elastomers and polyethylene terephthalate resins, polyester elastomers, polyphenylene sulfide resins, polyarylate resins, polyamide resins, polyamide elastomers, fluorine At least one selected from the group consisting of a resin and a fluorinated elastomer can be used. These resin may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. For example, a polymer alloy or polymer blend in which two or more kinds of resins are combined may be used. Further, the resin may be used after being modified. For example, it is conceivable to substitute a functional group of the main chain or introduce an epoxy group or an acid anhydride. Among these resins, polyolefin resin is particularly preferable. The weight average molecular weight of the polyolefin resin before crosslinking is preferably, for example, 100,000 to 1,000,000.

樹脂の架橋は、樹脂を所定の形状に成形した後に行うことが望ましい。
樹脂は、必要に応じて、充填材を添加して用いてもよい。充填剤は、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、タルク、シリカ、チタン酸カリウムなどを用いることができる。
The crosslinking of the resin is desirably performed after the resin is molded into a predetermined shape.
The resin may be used with a filler added as necessary. The filler is not particularly limited, and for example, glass fiber, talc, silica, potassium titanate and the like can be used.

図1は、電極群の上下に配設された絶縁板を具備する非水電解質二次電池の一例の縦断面図である。
この電池は、正極1と負極3とをセパレータ5を介して渦巻状に捲回した電極群を有する。電極群は、上部が開口した有底の電池ケース8に収容されている。電極群の上下には、絶縁板6、7が配設されている。電極群は、絶縁板6、7により、正極端子を備えた封口板および負極端子を兼ねる電池ケース8と絶縁されている。
電池ケース8の開口端部の下方には、環状溝9が形成されている。環状溝9の形成により内側に膨出した支持部上には、封口板が載置されている。封口板の周縁部には、絶縁ガスケット11が配されており、電池ケース8の開口端部がガスケット11にかしめられている。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery including insulating plates disposed above and below an electrode group.
This battery has an electrode group in which a positive electrode 1 and a negative electrode 3 are wound in a spiral shape with a separator 5 interposed therebetween. The electrode group is accommodated in a bottomed battery case 8 having an open top. Insulating plates 6 and 7 are disposed above and below the electrode group. The electrode group is insulated by insulating plates 6 and 7 from a battery case 8 that also serves as a sealing plate having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal.
An annular groove 9 is formed below the opening end of the battery case 8. A sealing plate is placed on the support portion bulged inward by the formation of the annular groove 9. An insulating gasket 11 is disposed on the peripheral edge of the sealing plate, and the opening end of the battery case 8 is caulked to the gasket 11.

封口板は、下部に位置するプレート10と、プレート10の上部に位置するキャップ15とを具備する。プレート10とキャップ15とは、導通状態にある。正極1から導出された正極リード2は、プレート10に溶接されている。よって、キャップ15は、正極と導通しており、正極端子(外部接続端子の一方)として機能する。なお、負極3から導出された負極リード4は、電池ケース8の内底面に溶接されている。よって、電池ケース8が負極端子(外部接続端子の他方)となる。   The sealing plate includes a plate 10 located at the lower part and a cap 15 located at the upper part of the plate 10. The plate 10 and the cap 15 are in a conductive state. The positive electrode lead 2 led out from the positive electrode 1 is welded to the plate 10. Therefore, the cap 15 is electrically connected to the positive electrode and functions as a positive electrode terminal (one of the external connection terminals). The negative electrode lead 4 led out from the negative electrode 3 is welded to the inner bottom surface of the battery case 8. Therefore, the battery case 8 becomes a negative electrode terminal (the other of the external connection terminals).

封口板には、安全機構が設けられている。安全機構は、プレート10とキャップ15との間に配設された上弁体12と下弁体13からなる。上弁体12と下弁体13とは、中央の溶接点14で接続されている。上弁体12および下弁体13には、溶接点14の周囲に、それぞれ易破壊部12aおよび易破壊部13aが形成されている。電池内圧が異常上昇した場合、まず易破壊部13aが破断する。電池内圧が更に上昇した場合には、上弁体12の易破壊部12aが破断して、キャップ15の排出孔16からガスが外部に放出される。キャップ15と上弁体12との間には、より安全性を高めるために、PTC素子17が配設されている。   The sealing plate is provided with a safety mechanism. The safety mechanism includes an upper valve body 12 and a lower valve body 13 disposed between the plate 10 and the cap 15. The upper valve body 12 and the lower valve body 13 are connected by a welding point 14 at the center. In the upper valve body 12 and the lower valve body 13, an easily destructible portion 12 a and an easily destructible portion 13 a are formed around the welding point 14, respectively. When the battery internal pressure rises abnormally, the easily breakable portion 13a is first broken. When the battery internal pressure further rises, the easily breakable portion 12a of the upper valve body 12 is broken, and the gas is discharged from the discharge hole 16 of the cap 15 to the outside. A PTC element 17 is disposed between the cap 15 and the upper valve body 12 in order to enhance safety.

なお、本発明の非水電解質二次電池の構造は、図1に示す構造に限定されない。
正極は、例えば、正極集電体およびこれに担持された正極活物質層を有する。正極集電体には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金製の箔が用いられる。箔はラス加工もしくはエッチング処理された状態でもよい。正極集電体の厚みは、一般に10μm〜60μmである。正極活物質層は、正極集電体の片面または両面に、正極合剤ペーストを塗着し、乾燥し、圧延して形成される。正極合剤ペーストは、正極合剤を液状成分に分散させたものである。正極合剤は、正極活物質を必須成分として含み、結着剤、導電剤、増粘剤などを任意に含む。正極合剤ペーストには、必要に応じて、各種分散剤、界面活性剤、安定剤などを添加してもよい。正極集電体には、正極合剤を担持しない無地部が設けられ、無地部に正極リードが溶接される。
In addition, the structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention is not limited to the structure shown in FIG.
The positive electrode has, for example, a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer carried thereon. For the positive electrode current collector, for example, a foil made of aluminum or aluminum alloy is used. The foil may be in a lathed or etched state. The thickness of the positive electrode current collector is generally 10 μm to 60 μm. The positive electrode active material layer is formed by applying a positive electrode mixture paste on one side or both sides of a positive electrode current collector, drying, and rolling. The positive electrode mixture paste is obtained by dispersing the positive electrode mixture in a liquid component. The positive electrode mixture includes a positive electrode active material as an essential component, and optionally includes a binder, a conductive agent, a thickener, and the like. Various dispersants, surfactants, stabilizers and the like may be added to the positive electrode mixture paste as necessary. The positive electrode current collector is provided with a plain portion that does not carry the positive electrode mixture, and the positive electrode lead is welded to the plain portion.

正極活物質は、特に限定されないが、例えば、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物が用いられる。例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の遷移金属と、リチウムとの複合金属酸化物が用いられる。なかでもLixCoO2、LixMnO2、LixNiO2、LixCrO2、αLixFeO2、LixVO2、LixCoyNi1-y2、LixCoy1-yz、LixNi1-yyz、LixMn24、およびLixMn2-yy4(ここで、M=Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、SbおよびBよりなる群から選ばれる少なくとも1種、x=0〜1.2、y=0〜0.9、z=2〜2.3、x値は充放電により増減する)が好ましい。また、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化物のリチウム化物およびニオブ酸化物のリチウム化物も好ましく用いられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。正極活物質の平均粒径は、1μm〜30μmであることが好ましい。 The positive electrode active material is not particularly limited. For example, a lithium-containing transition metal compound that can accept lithium ions as a guest is used. For example, a composite metal oxide of at least one transition metal selected from the group consisting of cobalt, manganese, nickel, chromium, iron, and vanadium and lithium is used. Among these, Li x CoO 2 , Li x MnO 2 , Li x NiO 2 , Li x CrO 2 , αLi x FeO 2 , Li x VO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y M 1- y O z, Li x Ni 1 -y M y O z, Li x Mn 2 O 4, and Li x Mn 2-y M y O 4 ( where, M = Na, Mg, Sc , Y, Mn, Fe , Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb and B, at least one selected from the group consisting of x = 0 to 1.2, y = 0 to 0.9, z = 2 to 2. 3, x value is increased or decreased by charging and discharging). Transition metal chalcogenides, lithiated vanadium oxides and lithiated niobium oxides are also preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. The average particle diameter of the positive electrode active material is preferably 1 μm to 30 μm.

負極は、例えば、負極集電体およびこれに担持された負極活物質層を有する。負極集電体には、例えば、銅箔や銅合金の箔が用いられる。箔はラス加工もしくはエッチング処理された状態でもよい。負極集電体の厚みは、一般に10μm〜50μmである。負極活物質層は、負極集電体の片面または両面に、負極合剤ペーストを塗着し、乾燥し、圧延して形成される。負極合剤ペーストは、負極合剤を液状成分に分散させたものである。負極合剤は、負極活物質を必須成分として含み、結着剤、導電剤、増粘剤などを任意に含む。負極合剤ペーストには、必要に応じて、各種分散剤、界面活性剤、安定剤などを添加してもよい。負極集電体には、負極合剤を担持しない無地部が設けられ、無地部に負極リードが溶接される。   The negative electrode has, for example, a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer carried thereon. For the negative electrode current collector, for example, a copper foil or a copper alloy foil is used. The foil may be in a lathed or etched state. The thickness of the negative electrode current collector is generally 10 μm to 50 μm. The negative electrode active material layer is formed by applying a negative electrode mixture paste on one side or both sides of a negative electrode current collector, drying, and rolling. The negative electrode mixture paste is obtained by dispersing the negative electrode mixture in a liquid component. The negative electrode mixture includes a negative electrode active material as an essential component, and optionally includes a binder, a conductive agent, a thickener, and the like. You may add various dispersing agents, surfactant, a stabilizer, etc. to a negative mix paste as needed. The negative electrode current collector is provided with a plain portion that does not carry the negative electrode mixture, and the negative electrode lead is welded to the plain portion.

負極活物質は、特に限定されないが、充電および放電に伴い、リチウムイオンを放出および吸蔵できる炭素材料を用いることが好ましい。例えば、有機高分子化合物(フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロースなど)の焼成体、コークスやピッチの焼成体、人造黒鉛、天然黒鉛、ピッチ系炭素繊維およびPAN(ポリアクリロニトリル)系炭素繊維が好ましい。炭素材料の形状は、特に限定されないが、繊維状、球状、鱗片状、塊状のものを用いることができる。   The negative electrode active material is not particularly limited, but it is preferable to use a carbon material that can release and occlude lithium ions during charging and discharging. For example, a fired body of an organic polymer compound (phenol resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), a fired body of coke or pitch, artificial graphite, natural graphite, pitch-based carbon fiber, and PAN (polyacrylonitrile) -based carbon fiber are preferable. Although the shape of a carbon material is not specifically limited, A fibrous, spherical, scale-like, and massive thing can be used.

正極合剤および負極合剤に用いる結着剤、導電剤および増粘剤には、従来と同様のものを用いることができる。
結着剤は、特に限定されないが、ペーストの液状成分に溶解または分散するものを用いる。例えば、フッ素樹脂、アクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、アクリル系重合体、およびビニル系重合体を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、フッ素樹脂のなかでは、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンとの共重合体、およびポリテトラフルオロエチレンが好ましい。これらのフッ素樹脂は、分散液(ディスパージョン)として用いることができる。
The binder, conductive agent, and thickener used for the positive electrode mixture and the negative electrode mixture can be the same as the conventional ones.
The binder is not particularly limited, but a binder that dissolves or disperses in the liquid component of the paste is used. For example, a fluororesin, acrylic rubber, modified acrylic rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), acrylic polymer, and vinyl polymer can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among the fluororesins, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride, and polytetrafluoroethylene are preferable. These fluororesins can be used as a dispersion (dispersion).

導電剤には、例えば、アセチレンブラック、グラファイトおよび炭素繊維を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the conductive agent, for example, acetylene black, graphite and carbon fiber can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

増粘剤には、エチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロースおよびメチルセルロースを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the thickener, ethylene-vinyl alcohol copolymer, carboxymethyl cellulose and methyl cellulose can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

分散媒となる液状成分には、例えば、水もしくは温水、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノンを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the liquid component serving as a dispersion medium include water or warm water, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylsulfuramide, tetramethylurea, acetone, Methyl ethyl ketone and cyclohexanone can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

正極合剤もしくは負極合剤を液状成分に分散させてペーストを調製する方法は、特に限定されないが、例えば、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ピンミキサー、ニーダーおよびホモジナイザーを用いて調製することができる。   The method for preparing the paste by dispersing the positive electrode mixture or the negative electrode mixture in the liquid component is not particularly limited, and for example, it can be prepared using a planetary mixer, a homomixer, a pin mixer, a kneader, and a homogenizer.

ペーストは、例えば、スリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーターもしくはディップコーターを用いて、集電体へ容易に塗着することができる。集電体に塗着されたペーストは、自然乾燥させることが好ましい。ただし、生産性の観点からは、70℃〜200℃の温度で10分間〜5時間乾燥させることが好ましい。   The paste can be easily applied to the current collector using, for example, a slit die coater, reverse roll coater, lip coater, blade coater, knife coater, gravure coater or dip coater. The paste applied to the current collector is preferably naturally dried. However, from the viewpoint of productivity, it is preferable to dry at a temperature of 70 ° C. to 200 ° C. for 10 minutes to 5 hours.

集電体に担持された正極合剤もしくは負極合剤は、例えばロールプレス機を用いて圧延する。このとき正極もしくは負極の厚みを、例えば130μm〜200μmの所定の厚みに調整する。圧延は、線圧1000〜2000kg/cmで、好ましくは線圧を変えて、複数回実施することが好ましい。   The positive electrode mixture or the negative electrode mixture supported on the current collector is rolled using, for example, a roll press. At this time, the thickness of the positive electrode or the negative electrode is adjusted to a predetermined thickness of 130 μm to 200 μm, for example. Rolling is preferably carried out a plurality of times at a linear pressure of 1000 to 2000 kg / cm, preferably by changing the linear pressure.

セパレータには、厚みが15μm〜30μmの微多孔フィルムが好適である。微多孔フィルムは、複数層からなる多層フィルムでもよい。微多孔フィルムの材料は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル(ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド)、セルロース(カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース)、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸エステルを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでもポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリフッ化ビニリデンが好ましい。   A microporous film having a thickness of 15 to 30 μm is suitable for the separator. The microporous film may be a multilayer film composed of a plurality of layers. The material of the microporous film is not particularly limited, but for example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, poly Ether (polyethylene oxide or polypropylene oxide), cellulose (carboxymethyl cellulose or hydroxypropyl cellulose), poly (meth) acrylic acid, or poly (meth) acrylic acid ester can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyethylene, polypropylene, and polyvinylidene fluoride are preferable.

電池ケースの材料は、特に限定されないが、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などを用いることができる。これらの材料に絞り加工やDI加工を施して所定形状の電池ケースを作製することができる。ケースの防蝕性を高めるために、加工後の電池ケースにメッキ処理を施しても良い。なお、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電池ケースを用いることにより、軽量でエネルギー密度の高い角型の非水電解質二次電池を容易に作製することができる。   Although the material of a battery case is not specifically limited, For example, copper, nickel, stainless steel, nickel plating steel etc. can be used. A battery case having a predetermined shape can be manufactured by drawing or DI processing on these materials. In order to enhance the corrosion resistance of the case, the processed battery case may be plated. In addition, by using a battery case made of aluminum or an aluminum alloy, a square nonaqueous electrolyte secondary battery having a light weight and a high energy density can be easily manufactured.

非水電解質は、非水溶媒とそれに溶解した溶質を含む。非水電解質に含まれる溶質の濃度は、0.5〜1.5Mが好適である。
非水溶媒は、主成分として環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを含むことが好ましい。環状カーボネートは、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)およびブチレンカーボネート(BC)よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。鎖状カーボネートは、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
The nonaqueous electrolyte includes a nonaqueous solvent and a solute dissolved therein. The concentration of the solute contained in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5M.
The non-aqueous solvent preferably contains a cyclic carbonate and a chain carbonate as main components. The cyclic carbonate is preferably at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC). The chain carbonate is preferably at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC).

溶質には、電子吸引性の強いアニオンを有するリチウム塩を用いることが好ましい。例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252およびLiC(SO2CF33が好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the solute, it is preferable to use a lithium salt having an anion having a strong electron-withdrawing property. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiC (SO 2 CF 3 ) 3 are preferable. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

封口板やガスケットの材料は、特に限定されず、従来と同様のものを用いることができる。ただし、非水電解質に対する耐性と、耐熱性とを有する材料が好ましい。例えば、図1のプレート10には、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが好ましい。また、上部弁体12および下部弁体13には、薄いアルミニウム箔が適している。   The material of the sealing plate and the gasket is not particularly limited, and the same materials as those in the past can be used. However, a material having resistance to a non-aqueous electrolyte and heat resistance is preferable. For example, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy for the plate 10 of FIG. A thin aluminum foil is suitable for the upper valve body 12 and the lower valve body 13.

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を何ら限定するものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples and Comparative Examples. However, the following examples do not limit the present invention.

《実施例1》
(i)正極の作製
正極活物質であるLiCoO2と、導電剤であるカーボンブラックと、結着剤であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とを、重量比100:3:10で混合し、適量の水とともに混錬して、正極合剤ペーストを調製した。PTFEは水性ディスパージョンの状態で用いた。正極合剤ペーストを、厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に、ドクターブレード方式で塗布し、乾燥させた。乾燥後の正極合剤と集電体との合計厚みは約220μmであった。これを圧延して正極活物質層を形成し、厚さ160μmの正極板を得た。正極板から所定寸法の正極を切り出し、所定の無地部にアルミニウム製の正極リードを溶接した。
Example 1
(I) and LiCoO 2 is produced positive electrode active material of the positive electrode, and carbon black as a conductive agent, and polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder, the weight ratio of 100: 3: mixed with 10, an appropriate amount A positive electrode mixture paste was prepared by kneading together with water. PTFE was used in an aqueous dispersion state. The positive electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm by a doctor blade method and dried. The total thickness of the positive electrode mixture and the current collector after drying was about 220 μm. This was rolled to form a positive electrode active material layer, and a positive electrode plate having a thickness of 160 μm was obtained. A positive electrode having a predetermined size was cut out from the positive electrode plate, and an aluminum positive electrode lead was welded to a predetermined plain portion.

(ii)負極の作製
負極活物質である黒鉛と、結着剤であるスチレンブタジエンゴム(SBR)とを、重量比100:5で混合し、適量の水とともに混錬して、負極合剤ペーストを調製した。負極合剤ペーストを、厚さ12μmの銅箔からなる集電体の両面に、ドクターブレード方式で塗布し、乾燥させた。乾燥後の負極合剤と集電体との合計厚みは約230μmであった。これを圧延して負極活物質層を形成し、厚さ170μmの負極板を得た。負極板から所定寸法の負極を切り出し、所定の無地部にニッケル製の負極リードを溶接した。
(Ii) Production of negative electrode Graphite, which is a negative electrode active material, and styrene butadiene rubber (SBR), which is a binder, are mixed at a weight ratio of 100: 5 and kneaded together with an appropriate amount of water to form a negative electrode mixture paste. Was prepared. The negative electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of a copper foil having a thickness of 12 μm by a doctor blade method and dried. The total thickness of the negative electrode mixture and the current collector after drying was about 230 μm. This was rolled to form a negative electrode active material layer, and a negative electrode plate having a thickness of 170 μm was obtained. A negative electrode having a predetermined size was cut out from the negative electrode plate, and a nickel negative electrode lead was welded to a predetermined plain portion.

(iii)絶縁板の作製
重量平均分子量30万のポリエチレンを円盤状に成形し、一対の絶縁板の前駆体を作製した。その後、絶縁板の前駆体に対して電子線照射を行い、一対の絶縁板を得た。
得られた絶縁板の重量(W0)を測定した。その後、絶縁板を120℃の熱キシレンに、24時間浸漬し、絶縁板に含まれる非架橋部を熱キシレンに溶出させた。その後、残存したゲル状の架橋部を洗浄し、乾燥して、重量(Wd)を測定した。そして、架橋度D=(Wd/W0)×100を計算したところ、D=95%であった。
(Iii) Production of Insulating Plate A polyethylene having a weight average molecular weight of 300,000 was formed into a disk shape to produce a pair of insulating plate precursors. Thereafter, the precursor of the insulating plate was irradiated with an electron beam to obtain a pair of insulating plates.
The weight (W 0 ) of the obtained insulating plate was measured. Then, the insulating plate was immersed in 120 degreeC hot xylene for 24 hours, and the non-bridge | crosslinking part contained in an insulating plate was eluted in hot xylene. Thereafter, the remaining gel-like crosslinked portion was washed and dried, and the weight (W d ) was measured. Then, the calculated degree of crosslinking D = (W d / W 0 ) × 100, was D = 95%.

(iv)電池組立
図1に示したのと同様の密閉型電池を以下の要領で組み立てた。
正極と負極とを厚さ25μmのポリエチレン製の微多孔フィルムからなるセパレータを介して渦巻き状に捲回し、電極群を構成した。電極群の上下にそれぞれ上記の絶縁板を配し、上部が開口した有底の電池ケース内に収容した。その後、下部の絶縁板を介して、電池ケースの内底部と負極リードとを接続した。次に、電池ケースの開口端部の下方に環状溝を形成し、内側に膨出した支持部上に、周囲にガスケットを配した封口板を載置した。正極リードは、封口板の下部に位置するプレートと溶接した。封口板は、図1に示したのと同様の構造を有する。電池ケース内に所定量の非水電解質を注液した後、電池ケースの開口端部をガスケットにかしめつけた。ガスケットの圧縮率は30%とした。こうして直径18.0mm、総高65.0mmで、電池容量2000mAhの円筒形非水電解質二次電池を完成させた。
(Iv) Battery assembly A sealed battery similar to that shown in FIG. 1 was assembled in the following manner.
The positive electrode and the negative electrode were spirally wound through a separator made of a polyethylene microporous film having a thickness of 25 μm to constitute an electrode group. The above-mentioned insulating plates were arranged above and below the electrode group, respectively, and housed in a bottomed battery case having an open top. Thereafter, the inner bottom portion of the battery case and the negative electrode lead were connected via a lower insulating plate. Next, an annular groove was formed below the opening end of the battery case, and a sealing plate with a gasket around it was placed on the support that bulged inward. The positive electrode lead was welded to a plate located under the sealing plate. The sealing plate has a structure similar to that shown in FIG. After pouring a predetermined amount of nonaqueous electrolyte into the battery case, the open end of the battery case was caulked to the gasket. The compression ratio of the gasket was 30%. Thus, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery having a diameter of 18.0 mm and a total height of 65.0 mm and a battery capacity of 2000 mAh was completed.

なお、非水電解質には、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とのモル比1:3の混合溶媒に、溶質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/Lの濃度で溶解したものを用いた。 The nonaqueous electrolyte is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a molar ratio of 1: 3, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as a solute at a concentration of 1 mol / L. What was melt | dissolved in was used.

《実施例2》
絶縁板の作製において、電子線照射の条件を変更し、絶縁板の架橋度を78%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 2
In the production of the insulating plate, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron beam irradiation conditions were changed and the degree of crosslinking of the insulating plate was 78%.

《実施例3》
絶縁板の作製において、電子線照射の条件を変更し、絶縁板の架橋度を52%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 3
In the production of the insulating plate, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron beam irradiation conditions were changed and the degree of crosslinking of the insulating plate was 52%.

《実施例4》
絶縁板の作製において、電子線照射の条件を変更し、絶縁板の架橋度を25%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 4
In the production of the insulating plate, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron beam irradiation conditions were changed and the degree of crosslinking of the insulating plate was 25%.

《実施例5》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、住友電気工業(株)製のテラリンクN6N01A(架橋ナイロン6/ミネラル強化)を用い、絶縁板の架橋度を70%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 5
In the production of the insulating plate, instead of polyethylene, Terralink N6N01A (cross-linked nylon 6 / mineral reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. was used, and the degree of cross-linking of the insulating plate was set to 70%. Similarly, a sealed battery was produced.

《比較例1》
絶縁板の作製において、電子線照射の条件を変更し、絶縁板の架橋度を20%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
<< Comparative Example 1 >>
In the production of the insulating plate, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron beam irradiation conditions were changed and the degree of crosslinking of the insulating plate was 20%.

《比較例2》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、ポリプロピレンを用い、ポリプロピレンの放射線架橋を行わなかった(すなわち架橋度を0%とした)こと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
<< Comparative Example 2 >>
In the production of the insulating plate, a sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that polypropylene was used instead of polyethylene and the polypropylene was not subjected to radiation crosslinking (that is, the degree of crosslinking was 0%).

[評価]
各実施例および各比較例の電池について、所定の活性化および予備充放電を行った。
その後、各電池について、環境温度20℃で、最大電流1000mA、充電終止電圧4.2Vの条件で、定電流充電を行った後、定電圧充電を終止電流100mAまで行った。
各実施例および各比較例について、それぞれ20個の満充電状態の電池を準備した。これらの電池を、温度を150℃に設定した恒温槽中に導入し、1時間の間に、内部短絡による異常発熱が発生した電池の個数nを調べた。結果を表1に示す。
その後、恒温槽の温度を170℃および250℃に変更し、上記と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
[Evaluation]
The batteries of each Example and each Comparative Example were subjected to predetermined activation and preliminary charge / discharge.
Thereafter, each battery was subjected to constant current charging at an environmental temperature of 20 ° C. under conditions of a maximum current of 1000 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and then constant voltage charge was performed to a stop current of 100 mA.
For each example and each comparative example, 20 fully charged batteries were prepared. These batteries were introduced into a thermostatic chamber set at a temperature of 150 ° C., and the number n of batteries in which abnormal heat generation due to an internal short circuit occurred during one hour was examined. The results are shown in Table 1.
Thereafter, the temperature of the thermostatic bath was changed to 170 ° C. and 250 ° C., and the same evaluation as described above was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 2007172967
Figure 2007172967

表1に示すように、架橋度が25%以上の絶縁板を用いた実施例1〜5の電池は、250℃の異常高温下でも、異常発熱が全く起こらなかった。評価後の電池を分解し、絶縁板の状態を確認したところ、実施例1〜5の電池の絶縁板は、その形状を維持していた。一方、比較例1、2の電池の絶縁板は、溶融が起こっており、形状が維持されていないことがわかった。これが原因で、電池の内部短絡が起こり、異常発熱が発生したと考えられる。   As shown in Table 1, the batteries of Examples 1 to 5 using an insulating plate having a degree of crosslinking of 25% or more did not generate any abnormal heat even at an abnormally high temperature of 250 ° C. When the battery after evaluation was disassembled and the state of the insulating plate was confirmed, the insulating plates of the batteries of Examples 1 to 5 maintained their shapes. On the other hand, it was found that the insulating plates of the batteries of Comparative Examples 1 and 2 were melted and the shape was not maintained. It is thought that this caused an internal short circuit of the battery and abnormal heat generation.

《実施例6》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、ポリオレフィンエラストマーである住友電気工業(株)製のテラリンクOEN05A(架橋ポリオレフィンエラストマー/非強化)を用い、絶縁板の架橋度を70%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 6
In the production of the insulating plate, instead of polyethylene, Terralink OEN05A (crosslinked polyolefin elastomer / non-reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., which is a polyolefin elastomer, was used, except that the degree of crosslinking of the insulating plate was 70%. A sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.

《実施例7》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、ポリエステル樹脂である住友電気工業(株)製のテラリンクBTN01A(架橋PBT(ポリブチレンテレフタレート)/ガラス強化)を用い、絶縁板の架橋度を60%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 7
In the production of the insulating plate, instead of polyethylene, using Teralink BTN01A (cross-linked PBT (polybutylene terephthalate) / glass reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., which is a polyester resin, the cross-linking degree of the insulating plate is set to 60%. A sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that.

《実施例8》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、ポリエステルエラストマーである住友電気工業(株)製のテラリンクEEN05A(架橋ポリエステルエラストマー/非強化)を用い、絶縁板の架橋度を65%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 8
In the production of the insulating plate, instead of polyethylene, using Terralink EEN05A (crosslinked polyester elastomer / non-reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, which is a polyester elastomer, the degree of crosslinking of the insulating plate is 65%, A sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.

《実施例9》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、ポリアミドエラストマーである住友電気工業(株)製のテラリンクAEN05A(架橋ナイロン/非強化)を用い、絶縁板の架橋度を70%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 9
In the production of the insulation board, instead of polyethylene, we used Terralink AEN05A (crosslinked nylon / non-reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., which is a polyamide elastomer, except that the degree of crosslinking of the insulation board was 70%. A sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.

《実施例10》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、フッ素樹脂である住友電気工業(株)製のテラリンクVFF01A(架橋PVDF(ポリフッ化ビニリデン)/非強化)を用い、絶縁板の架橋度を65%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 10
In the production of the insulating plate, instead of polyethylene, teralink VFF01A (crosslinked PVDF (polyvinylidene fluoride) / non-reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., which is a fluororesin, is used, and the degree of crosslinking of the insulating plate is 65%. A sealed battery was produced in the same manner as in Example 1 except that.

《実施例11》
絶縁板の作製において、ポリエチレンの代わりに、フッ素化エラストマーである住友電気工業(株)製のテラリンクFEF05A(架橋PVDF/非強化)を用い、絶縁板の架橋度を60%にしたこと以外、実施例1と同様に、密閉型電池を作製した。
Example 11
In the production of the insulating plate, instead of polyethylene, except for using terrain FEF05A (cross-linked PVDF / non-reinforced) manufactured by Sumitomo Electric Industries, which is a fluorinated elastomer, the degree of cross-linking of the insulating plate is 60%, A sealed battery was produced in the same manner as in Example 1.

各実施例の電池を上記と同様に評価した。結果を表2に示す。   The batteries of each example were evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 2.

Figure 2007172967
Figure 2007172967

表2に示すように、架橋度が25%以上の絶縁板を用いた実施例6〜11の電池は、250℃の異常高温下でも、異常発熱が全く起こらなかった。評価後の電池を分解し、絶縁板の状態を確認したところ、実施例6〜11の電池の絶縁板は、その形状を維持していた。   As shown in Table 2, the batteries of Examples 6 to 11 using an insulating plate having a degree of crosslinking of 25% or more did not generate any abnormal heat even at an abnormally high temperature of 250 ° C. When the battery after evaluation was disassembled and the state of the insulating plate was confirmed, the insulating plates of the batteries of Examples 6 to 11 maintained their shapes.

本発明は、例えば異常高温時においても高度な安全性が要求される非水電解質二次電池への適用に適している。本発明は、様々な非水電解質二次電池に適用可能であり、例えば、民生用電子機器、携帯情報端末、携帯電子機器、ポータブル機器、コードレス機器等の駆動用電源となる非水電解質二次電池に適用可能である。また、本発明は、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の電源にも適用可能である。電池の形状は、特に限定されず、例えばコイン型、ボタン型、シート型、円筒型、偏平型、角型など、何れの形状にも本発明を利用できる。極板群の形態も限定されず、例えば捲回型、積層型など、何れの形態にも本発明を利用できる。電池の大きさも限定されず、小型、中型、大型など、何れの大きさにも本発明を利用できる。   The present invention is suitable for application to, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery that requires high safety even at abnormally high temperatures. The present invention can be applied to various non-aqueous electrolyte secondary batteries. For example, non-aqueous electrolyte secondary batteries serving as driving power sources for consumer electronic devices, portable information terminals, portable electronic devices, portable devices, cordless devices, and the like. Applicable to batteries. The present invention is also applicable to a power source for a small household electric power storage device, a motorcycle, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like. The shape of the battery is not particularly limited. For example, the present invention can be used for any shape such as a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a flat shape, and a square shape. The form of the electrode plate group is not limited, and the present invention can be applied to any form such as a wound type and a laminated type. The size of the battery is not limited, and the present invention can be used for any size such as small, medium, and large.

本発明の非水電解質二次電池の一例の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 正極
2 正極リード
3 負極
4 負極リード
5 セパレータ
6、7 絶縁板
8 電池ケース
9 環状溝
10 プレート
11 絶縁ガスケット
12 上弁体
12a、13a 易破壊部
13 下弁体
14 溶接点
15 キャップ
16 排出孔
17 PTC素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Positive electrode lead 3 Negative electrode 4 Negative electrode lead 5 Separator 6, 7 Insulation board 8 Battery case 9 Annular groove 10 Plate 11 Insulation gasket 12 Upper valve body 12a, 13a Easily breakable part 13 Lower valve body 14 Welding point 15 Cap 16 Discharge hole 17 PTC element

Claims (2)

正極、負極および前記正極と前記負極との間に介在するセパレータからなる電極群、
非水電解質、
前記電極群の上下に配設された絶縁板、ならびに
前記電極群、前記非水電解質および前記絶縁板を収容する上部が開口した有底の電池ケースを具備し、
前記絶縁板は、架橋された樹脂からなり、
前記架橋された樹脂の架橋度が、25%以上である、非水電解質二次電池。
An electrode group comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
Non-aqueous electrolyte,
Insulating plates disposed above and below the electrode group, and a bottomed battery case having an open upper portion for accommodating the electrode group, the nonaqueous electrolyte and the insulating plate,
The insulating plate is made of a crosslinked resin,
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which the degree of cross-linking of the cross-linked resin is 25% or more.
前記樹脂は、ポリオレフィン樹脂、ポリオレフィンエラストマー、ポリエステル樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、フッ素樹脂およびフッ素化エラストマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種からなる、請求項1記載の非水電解質二次電池。
The resin is composed of at least one selected from the group consisting of polyolefin resin, polyolefin elastomer, polyester resin, polyester elastomer, polyphenylene sulfide resin, polyarylate resin, polyamide resin, polyamide elastomer, fluororesin, and fluorinated elastomer. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to 1.
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